탄소 원자는 강한 '화학적 손을 잡고' 결합할 수 있으며, 단일 결합, 이중 결합, 세일 결합의 세 가지 화학 결합을 통해 다양한 구조를 형성할 수 있습니다. 탄소 원자만으로도 다이아몬드, 그라피트, 그라페인, 카본 60, 탄소 나노튜브 등 서로 다른 특성을 가진 탄소 단일체를 구성할 수 있습니다. 같은 원소로 이루어진 서로 다른 단일체는 동소체라고 불립니다.
다이아몬드의 결정에서는 각 탄소 원자가 인접한 네 개의 탄소 원자에 의해 포함되어 있고, 이러한 네 개의 탄소 원자는 공유 결합으로 연결되어 정다면체 구조를 형성합니다. 그라피트의 결정은 층 구조로, 각 층 내에서 각 탄소 원자는 다른 세 개의 탄소 원자와 공유 결합하여 평면 형태의 ше입자 구조를 형성합니다. 그라페인은 단일 층의 그라피트이며, 이제는 인위적으로 제조될 수 있으며, 매우 다양한 용도를 가지고 있습니다.
모든 단일 탄소는 사람들이 만들어낸 조건, 마치 孫悟空의 '72변'처럼 다양한 형태로 변할 수 있습니다. 열처리, 고온 결정화 등의 방법으로 목탄을 그라피트로 전환할 수 있고, 그라피트는 고온 고압에서 다이아몬드로 전환될 수 있으며, 아크 방전의 영향으로 그라피트는 단일 또는 다수의 탄소 원자를 형성할 수 있으며, 이러한 원자들은 서로 다른 조건에서 그라페인, 카본 60, 탄소 나노튜브 등의 탄소 동소체를 형성할 수 있습니다.
카본 60은 60개의 탄소 원자로 이루어진 폐쇄된 구형 분자로, 축구공처럼 생겼습니다. 과학자들은 또한 탄소 원소로 이루어진 단일체를 발견했는데, 이는 구형, 타원형 또는 관형 구조로 존재합니다. 이러한 물질은 이상적인 구조를 가지고 있어, 정교하게 설계된 건물처럼 보이며, 건축가 Fuller의 이름을 따라 풀러렌이라고 불립니다. 그중에서도 기둥 또는 관형 분자는 탄소 나노튜브 또는 바키튜브라고 불립니다.